几种新型再生纤维素纤维性能及可纺性分析

进入21世纪，绿色环保纤维已成为人们关注的焦点。在这一背景下，天然纤维素纤维再次得到了重视，纤维素资源十分丰富，是可再生的自然资源，具有可持续性、环保性，可参与自然界的生态循环。作为纺织纤维，纤维素纤维具有优良的吸湿性，穿着的舒适性，一直是纺织品和卫生用品的重要原料，是新世纪最理想、最有前途的纺织原料之一。 近年来，Modal纤维、Tencel纤维、竹纤维等新一代再生纤维素在生产中大量应用，但由于加工方法、主要物理机械性能不完全相同，其产品的特点、纺纱性能各有差异。需要对其进一步的分析。 1、Modal纤维 1.1 纤维结构 纤维是奥地利兰精公司生产的，是由木浆柏制造而成的新一代再生纤维素，具有环保性，使用后可生物降解处理。Modal 纤维采用高湿模量粘胶纤维的制造工艺，从其性能看属于变化性高湿模量纤维；从大分子结构看是由纤维素大分子构成的；从超分子结构看Modal 纤维的聚合度、结晶度、取向度都高于普通粘胶纤维。Modal 纤维的形态结构，纵向有1根-2根的沟槽，截面形态为不规则类似腰圆形，较圆滑，有皮芯层，属皮芯结构。 1.2 纤维物理机械性能与特点 纤维的结构不同，其物理机械性能也不同，表1所示为Modal纤维与几种纤维素纤维的物理机械性能。 表1 几种纤维素纤维的物理机械性能 性能 普通粘胶 高湿模量粘胶 Tencel纤维 Modal纤维 强度/cN·tex–1 22-26 34-36 38-42 35 湿强度/cN·tex–1 10-15 27-29 34-38 21 伸长率/% 10-30 8-18 14-16 11 湿伸长/% 22-35 15-22 16-18 13 湿模量（伸长5%）/cN·tex–1 3-4 10-25 12-27 7 从表中数据看，Modal纤维虽属高湿模量纤维，但其性能有所不同，与高湿模量纤维相比，湿态下的强度损失约40%，断裂伸长率较小，湿模量也略小，但比普通粘胶有明显优势。 Modal纤维轻柔、滑糯，有丝的光泽及吸湿性好，染色均匀，色牢度好。其干强、湿强优于传统的纤维素纤维，可纺细号纱。Modal纤维具有较好的抗碱性，可与棉进行混纺进行丝光处理。 在新型纺织材料中，Modal纤维价格适中，以其柔软、易处理、成本较低的特点，趋于大众消费，特别是针织内衣、儿童服装、运动服装、袜子、床上用品等。目前开发的产品有Modal 弹力织物，品种有紧身服装、休闲装、时装等。有高、中、低多个档次。还有应用纳米技术开发的Modal抗菌纤维、抗紫外线纤维、彩色Modal 纤维及超细Modal纤维。 1.3 Modal纤维的可纺性 Modal纤维回弹性差、蓬松性大、纤维卷曲不稳定、抱合力差，纺纱时容易产生大量的毛羽和粗细节。在梳棉工序，锡林、刺辊、道夫和盖板的速度要适当选择，可减少短绒含量和纤维损伤，有利于提高成纱条干，减少棉结和毛羽的数量。还可采用自润滑钢领和镀氟钢丝圈，对降低毛羽有显著成效。 Modal 纤维质量比电阻大，静电现象严重，在生产中易缠绕罗拉和皮辊，因此要减少纺纱过程中的摩擦系数，保持纱线通道光洁，消除静电，有利于提高成纱质量。 Modal纤维对温湿度较敏感，车间温湿度应控制在25-300C之间，相对湿度应控制在65%左右，粗纱回潮率应适当偏大，可减少纤维在纺纱中的刚度，对稳定捻回和改善纺纱条干十分有利。合理配置细纱后区牵伸工艺参数，也是提高Modal成纱质量的有效措施。 2、Tencel 纤维 2.1 纤维结构 Tencel纤维采用的是新型溶剂法生产工艺，Tencel 纤维的化学结构基本与棉纤维、粘胶纤维相同，从大分子结构看，也是由纤维素大分子构成。Tencel纤维的聚合度接近原料浆柏而高于粘胶纤维，结晶度高于其它各种再生纤维素纤维，比其它各种再生纤维素纤维具有更高的取向度沿纤维轴向的规整性.。Tencel纤维内部结构紧密，缝隙孔洞少，有规整的圆柱形外观。纵向形态平滑，截面形态为较规则圆形，是皮芯结构，表面光泽较好。Tencel纤维的结构特征见表2。 表2 . Tencel纤维的结构特征 性能 普通粘胶纤维 高湿模量粘胶纤维 Tencel纤 维 聚合度 250-300 350-450 500-550 结晶度/% 30 44 50 取向度 0.510 0.600 0.998 2.2 纤维的物理机械性能与特点 从表1数据看，Tencel纤维属高强、高模、中伸型纤维，干、湿强力都很大，干强与聚酯纤维接近，能承受机械作用力及化学药剂的处理，不易使织物造成损伤。Tencel纤维在干、湿两种状态下的断裂伸长率变化很小，这对加工和使用都非常有利。Tencel纤维的湿模量较高，在湿润状态下，溶胀度低，潜在收缩低，所以其织物尺寸稳定性好。Tencel纤维除了具有天然纤维的物理特性之外，还具有良好的吸湿性、舒适性、光泽性、染色性和生物可降解性。它的生产工艺过程简单，生产周期短，生产过程不污染环境，原材料消耗少，原料丰富，产品具有可降解性，无二次污染问题。 Tencel纤维的织物具有棉的舒适性、聚酯纤维的强度、粘胶纤维的悬垂性及蚕丝般的手感，自问世十多年来，发展速度极快，成为国内外厂商竞相开发的纺织产品。 2.3 可纺性及纱线织物的特点 Tencel纤维具有较好的可纺性。还有以下一些特点：（1）、单纤维强力虽高，但纤维纤度细，断裂伸长率偏小，纺纱过程中易损伤。（2）、纤维手感顺滑，卷曲数少，抱合力差，成卷时易于粘卷，梳棉时棉网易坠。因此，在确定清梳工艺时，应加强对纤维开松和梳理，不要过分打击，减少纤维损伤和散失。（3）、原料的含油量适量，能满足纺纱要求。（4）、纤维与机械部件之间的摩擦小，须条不易控制，易造成断头。 Tencel 纤维纱具有良好的品质特性，成纱强力高、伸长率大。Tencel 纤维纱织物具有优良的保形性和更高的撕破能力。织物不易变形、耐用耐穿。 3、竹纤维 3.1 竹纤维结构 竹纤维是我国近年来自行开发研制的新型再生纤维素纤维，其原料是生长广泛，栽种成活率高的高产竹子。竹纤维是将竹子经过物理蒸煮提取竹纤维素或化学处理经湿法纺丝获得纤维。 竹纤维的生产工艺与粘胶相类似，竹纤维与棉纤维在化学结构上同属纤维素纤维，竹纤维的结晶度与粘胶相类似。竹纤维的结构特殊，纵向平直，表面有构槽，横截面为带锯齿的不规则圆形，高度“中空”，被称为“会呼吸的纤维”。其形态结构几乎同粘胶纤维，其原因是这两种纤维的生产工艺几乎相同，纺丝原料又都是植物纤维素。 3.2 竹纤维的物理机械能与特点 竹纤维的物理机械性能见表3。 表3. 竹纤维的物理机械性能 纤维名称 干断裂强度/cN·tex–1 湿断裂强度/cN·tex–1 干断裂伸长率/% 湿断裂伸长率/% 粘胶纤维 21.1 13.1 19.6 25.8 竹纤维 22.4 15.7 14.1 15.8 棉 25-30 26-36 8-10 12-14 Tencel纤维 42-48 26-36 10-15 16-18 从表中数据分析可知：竹纤维的干强度要高于粘胶纤维，湿强度可保持干态强度的70%左右，也高于粘胶纤维。竹纤维的干湿态强力比棉、Tencel纤维要低，竹纤维干湿态伸长率比粘胶小，高于棉，与Tencel纤维接近。此外，竹纤维具有较好的天然抗菌、防霉、防蛀和防紫外线的功能。是一种较好的功能性纤维。在加工上，能用于粘胶纤维的染料同样适合于竹纤维，从染色效果看，竹纤维纱比粘胶纱更具有丝绸般的光泽。 3.3 可纺性及织物的特点 竹纤维优良的吸湿性，使其有良好的导电性，纺纱时不会积聚静电，可以大大减少绕皮辊、罗拉等机件的现象，纺纱加工顺利。竹纤维可纯纺也可混纺，一般以2-3个纤维组分较为常见。可广泛用作针织、机织用纱。与合成纤维混纺，既可充分利用合成纤维强力高、耐磨、保形好等特点，使织物的服用性能及洗可穿性能得以改善。与绢丝混纺，既可降低成本，又不失真丝织物的风格。竹纤维还可以与Modal纤维、棉纤维进行混纺，与天然彩色棉混纺，制作高档针织服装。竹纤维还可与其他品种的纱线交织或提花。同时竹纤维在非织造布、医用材料和卫生、保健材料方面得到广泛应用。 竹纤维具有很多的优点，也存在着湿强低、伸长大、保形性差、易褶皱、毛羽多、纯纺织物缩水率大等缺点。可选用弹性回复性好以及抗褶皱性和尺寸稳定性好的纤维和竹纤维混纺。如；用PTT或氨纶为芯外包竹纤维的包芯纱来弥补竹纤维的不足，既不失竹纤维织物原来的风格，又提高了织物的牢度。 4、结束语 （1）、再生纤维素纤维资源丰富、可再生、环保、无污染，加之新型制造工艺的出现，必将成为21世纪最有前途的纺织纤维。 （2）、Modal纤维、Tencel纤维、竹纤维等新型纺织纤维性能优良、可纺性好，又各有特点。在纺纱生产中，可根据它们的性能，纯纺或与其他纤维混纺，开发新的纺织产品。 （3）、在生产实践中，还需要不断改进新型纺织纤维的有关性能，使之更加完美。 参考文献： [1] 刘长河. 胡正春. 王建坤 ，浅谈新型再生纤维素纤维的发展前景（J）天津纺织科技. 2004.4 ：2-5 [2] 李珏. 杨乐芳. 翁毅，竹纤维素纤维的性能测试与应用（J）棉纺织技术，2004.2：37-39 [3] 李云台. 刘华，新型再生纤维素纤维的性能对比与鉴别（J）棉纺织技术，2003.9：31-34 [4] 刘素卿 ，TENCEL纤维纱的开发（J）棉纺织技术，2000.6：34-35 [5] 邹小祥 ，Lyocell纤维纺纱实践（J）四川纺织科技，2004.2：53-54 [6] 赵博. 石陶然，Modal纤维纺纱工艺的研究(J)天津纺织科技，2004.1；26-30 [7] 陈冬旺. 康莉，几种新型纺织纤维及其纺织品性能（J）四川纺织科技，